为什么苹果选择激光雷达

2019-09-03 17:41


苹果最近发布了新的iPad Pro,这是第一款为VR和AR体验引入激光雷达组件的苹果设备。到目前为止,激光雷达已广泛应用于诸如自动驾驶、重工业自动化、机器人、无人机和安全等行业。苹果公司加入激光雷达的举动是一个明显的迹象,表明激光雷达正逐渐从工业自动化的起源转向主流消费者的采用。

对空间意识的需要

苹果的团队认为,激光雷达改善AR体验的方式,是他们无法仅靠相机技术实现的。对于传感器行业的观察人士来说,苹果的这一决定意义重大,因为目前还存在关于只使用摄像头的可行性的争论。许多公司已经尝试部署只有相机的AR体验,使用算法来推断3D空间信息,但由于空间数据质量低,这些尝试一直受到故障用户体验的困扰。

激光雷达传感器输出的三维数据,解决了纯相机AR经验的不足,提供了准确的三维深度信息,并对阴影、眩光和低/无光照条件有一定的免疫力。对苹果来说,激光雷达技术带给AR体验的好处大于成本。为了使这个数学工作,苹果已经实现了一个激光雷达架构,将产生最高的性能,最佳的可靠性和成本最低的长期:数字激光雷达。

苹果选择数码激光雷达

iPad Pro配备了数字闪光激光雷达(一种固态激光雷达)系统。顾名思义,就像照相机的闪光灯一样,闪光激光雷达通过发射光墙来探测物体,而不是在传统的机械旋转激光雷达中逐点扫描激光束。


该系统采用垂直腔面发射激光器(VCSELs)和单光子雪崩二极管(SPADs)作为探测器,与FaceID相同。这两项技术构成了数字激光雷达的基础,由于以下几个原因,这两种技术非常适合商业化:

1.VCSELs和SPAD提供了优越的性能、形式因素和成本配置。与其他发射极技术相比,VCSELs更小、更轻、更耐用、更容易制造。spad可以密集地封装在芯片上,计数单个光子,并具有出色的时间分辨率,与传统的模拟激光雷达检测器(如APD或SiPM(不能适用于消费设备)相比,它具有更简单、更小、更耐用和本机的数字结构。

2.VCSELs和SPAD支持更加坚固和健壮的系统,因为它们都可以集成到芯片上。将所有的激光器和探测器打印到芯片上,大大减少了系统中部件的数量,提高了耐用性和坚固性。

3.VCSELs和SPAD的成本随着规模下降得更快,在高分辨率的实现中生产成本更低,并且随着摩尔定律的发展而得到改进,而边缘发射激光器和遗留的模拟APD和SiPM探测器已经成熟,几乎没有改进的余地。




我们很高兴看到苹果公司得出了与我们第一次设计高性能数字激光雷达传感器时一样的结论。驱逐是2015年第一家采用这种方法的激光雷达公司,拥有该领域最早的基础专利,并于2017年第一家发布了数字激光雷达传感器。从那时起,我们看到这项技术的成本、可靠性和性能都在不断提高,而苹果公司使用这项技术的决定是大规模采用这项技术的又一步。



传统的模拟APD和基于SiPM的激光雷达系统(每个系统都配以边缘发射激光器)一直用于研发,但一直难以突破商业化。这些过时的系统有数百个激光器、探测器和其他部件,手工集成在一起,需要不断地重新校准。这些复杂的系统耗资35 000美元以上,在室外条件下故障率很高,没有商业化所需的成本概况或可靠性。

被驱逐者使用的数字激光雷达系统,而现在的苹果,则只需要两片芯片。这些系统简单、经济、健壮,能够承受最严重的工业(现在也是消费者)滥用。我们已经对我们的传感器进行了严格的汽车级冲击和振动测试,并拥有IP 68和IP69K的入口保护等级,这是市场上所有激光雷达传感器中保护级别最高的。



OUTSER激光雷达振动测试

虽然苹果的激光雷达系统只需要看几米,但对自动驾驶、工业自动化和3D绘图等应用程序的性能要求要高得多--例如,能够感知数百米。为了达到200+m的性能,驱逐数字激光雷达传感器使用相同的基础数字激光雷达技术,但具有更先进的专利光学设计。



随着芯片升级,性能将继续提高


苹果通过iPad Pro对VCSELs和SPADs的承诺将鼓励供应链合作伙伴的更多投资,并推动未来几年的快速改进。随着VCSELs和SPADs质量的提高,在不改变核心系统结构的情况下,Exster的数字激光雷达传感器将具有更高的分辨率、更长的距离和更高的精度。


红外摄像机拍摄的OS0-128线激光雷达

事实上,OUTSER自从在2015年首次设计的系统以来,VCSELs和SPADs的性能提高了大约1000%,而在其他自旋激光雷达传感器中使用的模拟技术几乎没有变化。

2020年初,OUTSER推出了第二代传感器,将垂直分辨率提高了一倍,达到128条线,并将精度提高了一倍。同时,最大检测距离增加到240米,但仍然提供市场最低的价格。这些改进只会随着时间的推移而继续。

—提高分辨率、距离和精度,同时降低成本。

在高性能激光雷达市场上,OUTSER的数字激光雷达技术正以极具竞争力的价格提供难以置信的性能和可靠性。随着苹果公司采用数字激光雷达的方法,我们期待着看到同样的好处提供给世界各地的消费者。


OUTSER激光雷达型号

请滑动查看


展示